마이크로 OLED 공정에 적용된 헥사포드

최근 차세대 평판 디스플레이로 떠오르는 OLED는 유기 발광 다이오드를 의미한다. 전류가 들어가면 스스로 빛을 내는 일종의 디스플레이 기술이다. 제품 특성상 두께를 더욱 얇게 만들 수 있으며, 특수 유리나 플라스틱을 이용해 구부리거나 휠 수 있는 디스플레이 기기도 제작할 수 있다. 디스플레이에서 셀 혹은 패널이라 함은 유리나 플라스틱 기판 위에 만들어지는 부분, 그리고 패널에 따로 구성된 회로와 주변 부품들을 결합시킨 상태는 모듈이라고 부른다. OLED의 제조라 함은 OLED 셀과 모듈 공정으로 구분된다.

▲OLED의 5단계의 제조 공정

OLED의 제조 공정은 크게 5단계이다.

OLED가 빼어난 색과 화질을 보여주는 이유는 디스플레이가 자체 발광하는 까닭이 가장 크다. 디스플레이 화면이 자체 발광한다는 뜻은 빛과 색을 표현하는 픽셀(Pixel)들이 스스로 빛을 낸다는 의미이다. 이 OLED픽셀을 만드는 가장 보편적으로 사용되는 방법이 바로 증착이다. 증착은 OLED의 핵심공정중 하나이다.

증착은 증발시킨다는 개념과 유사하다. 마치 냄비가 물을 끓일 때, 수증기가 냄비 뚜껑에 이슬처럼 맺히는 것과 유사하다. 다만 물이 아닌 유기 재료를 사용하고 일반적인 대기압 상태가 아닌 진공 상태에서 가열한다는 점이다.

▲진공열증착 방식

이러한 증착은 진공 상태에서 이루어져야 하므로 진공 챔버라고 불리는 설비 안에서 진행된다.

▲마스크를 활용한 증착공정

위의 그림과 같이 적정 온도로 가열을 하게 되면 분자 단위의 작은 유기물질들이 마스크들을 통과해 원하는 위치에 입혀진다.

▲마이크로 OLED의 구조

마이크로 OLED는 OLEDos(OLED on Silicon) 이라고도 불리는데 이름 그대로 실리콘 기판으로 제조하는 OLED이기 때문에 이러한 이름이 붙여졌다. 마이크로미터(㎛)의 길이 단위는 10의 마이너스 6승 미터를 표현하는 것이고, 마이크로 OLED는 픽셀 하나의 크기가 그만큼 작은 OLED를 뜻한다. 실리콘 웨이퍼 기판 위에 화소와 구동부를 생성하는 반도체 공정을 한 후 그 위에 발광부인 OLED를 적용하여 만드는 디스 플레이다.

▲OLED와 Micro OLED의 픽셀 크기 차이

일반 OLED와 마이크로 OLED의 차이는 일반 OLED는 유리 기판에 TFT 증착시킨 것이라면 마이크로 OLDE는 반도체 실리콘 웨이퍼에 회로를 그리는 방식으로 일반 OLED 공정에 비해 더 미세하게 공정해야 한다.

마이크로 OLED 공정의 증착 단계에서 실리콘으로 만든 반도체 웨이퍼 위에 적색청색녹색 RGB OLED픽셀을 증착해야 하기 때문에 틀어지지 않고 정확한 위치에서 얼라인 해야 한다. 이로 인해 헥사포드를 이용할 수 있고 필요에 따라 나노 피에조 스테이지도 이용할 수 있다.

▲SYMETRIE 사의 헥사포드 시스템

다 축의 모션을 수행하다 보면 각 축의 모션이 유기적으로 타깃을 향해 움직이기에는 기계적인 에러 등에 의해 굉장히 운용하기에 어려움이 발생할 수가 있다. 헥사포드는 BLDC 모터로 다 축 적층 스테이지에 비해 부드러운 모션에 적층 에러가 없고 정확도와 강성이 높은 게 장점이다.

또한 설계에 따라 헥사포드는 몇 kg에서 수백 kg, 심지어 몇 톤의 하중을 모든 공간 방향과 독립적으로 높은 정밀도로 제어할 수 있다. 이러한 핵사포드는 다축 포지셔닝 및 모션 시뮬레이션 애플리케 이션을 위해 사용한다.

▲SYMETRIE 사의 UHV용 ZONDA

반도체 웨이퍼 위에 OLED픽셀을 증착해서 만들어진 마이 크로 OLED는 유리기판보다 얇고 더 많은 화소를 탑재할 수있다. 이러한 마이크로 OLED는 최근에 VR, AR 기기 등 수요가 생기면서 시장이 확대되고 있다.

▲ NanoFaktur 사의 UHV용 스테이지

자료제공: 라이모션(www.limotionsystems.com)